C Plus Plus - Core

本阶段主要针对cpp面向对象编程技术做详细讲解，探讨cpp中的核心和精髓。

一、内存分区模型

cpp程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域

• 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的
• 全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
• 栈区：由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等
• 堆区：由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收
  内存四区意义：
  不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期, 给我们更大的灵活编程

1.1 程序运行前

在程序编译后，生成了exe可执行程序，未执行该程序前分为两个区域
代码区：

• 存放 CPU 执行的机器指令
• 代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可
• 代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令
  全局区：
• 全局变量和静态变量存放在此
• 全局区还包含了常量区, 字符串常量和其他常量也存放在此
• 该区域的数据在程序结束后由操作系统释放.
  示例：

//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;
//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;
int main() {
    //局部变量
    int a = 10;
    int b = 10;
    //打印地址
    cout << "局部变量a地址为： " << (int)&a << endl;
    cout << "局部变量b地址为： " << (int)&b << endl;
    cout << "全局变量g_a地址为： " <<  (int)&g_a << endl;
    cout << "全局变量g_b地址为： " <<  (int)&g_b << endl;
    //静态变量
    static int s_a = 10;
    static int s_b = 10;
    cout << "静态变量s_a地址为： " << (int)&s_a << endl;
    cout << "静态变量s_b地址为： " << (int)&s_b << endl;
    cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world" << endl;
    cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world1" << endl;
    cout << "全局常量c_g_a地址为： " << (int)&c_g_a << endl;
    cout << "全局常量c_g_b地址为： " << (int)&c_g_b << endl;
    const int c_l_a = 10;
    const int c_l_b = 10;
    cout << "局部常量c_l_a地址为： " << (int)&c_l_a << endl;
    cout << "局部常量c_l_b地址为： " << (int)&c_l_b << endl;
    return 0;
}

• cpp中在程序运行前分为全局区和代码区

• 代码区特点是共享和只读

• 全局区中存放全局变量、静态变量、常量

• 常量区中存放 const修饰的全局常量 和 字符串常量

1.2 程序运行后

栈区：
由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等
注意事项：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放
示例：

int * func()
{
    int a = 10;
    return &a;
}
int main() {
    int *p = func();
    cout << *p << endl;
    cout << *p << endl;
    return 0;
}

堆区：
由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收
在cpp中主要利用new在堆区开辟内存
示例：

int* func()
{
    int* a = new int(10);
    return a;
}
int main() {
    int *p = func();
    cout << *p << endl;
    cout << *p << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

总结：
堆区数据由程序员管理开辟和释放
堆区数据利用new关键字进行开辟内存

1.3 new操作符

cpp中利用new操作符在堆区开辟数据
堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符 delete
语法：new 数据类型
利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针
示例1： 基本语法

int* func()
{
    int* a = new int(10);
    return a;
}
int main() {
    int *p = func();
    cout << *p << endl;
    cout << *p << endl;
    //利用delete释放堆区数据
    delete p;
    //cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问
    return 0;
}

示例2：开辟数组

//堆区开辟数组
int main() {
    int* arr = new int[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        arr[i] = i + 100;
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        cout << arr[i] << endl;
    }
    //释放数组 delete 后加 []
    delete[] arr;
    return 0;
}

二、引用

2.1 引用的基本使用

作用： 给变量起别名
语法： 数据类型 &别名 = 原名
示例：

int main() {
    int a = 10;
    int &b = a;
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    b = 100;
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    return 0;
}

2.2 引用注意事项

• 引用必须初始化

• 引用在初始化后，不可以改变
  示例：

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    //int &c; //错误，引用必须初始化
    int &c = a; //一旦初始化后，就不可以更改
    c = b; //这是赋值操作，不是更改引用
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    cout << "c = " << c << endl;
    return 0;
}

2.3 引用做函数参数

作用： 函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参
优点： 可以简化指针修改实参
示例：

//1. 值传递
void mySwap01(int a, int b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
//2. 地址传递
void mySwap02(int* a, int* b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
//3. 引用传递
void mySwap03(int& a, int& b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    mySwap01(a, b);
    cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
    mySwap02(&a, &b);
    cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
    mySwap03(a, b);
    cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
    return 0;
}

总结：通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单

2.4 引用做函数返回值

作用：引用是可以作为函数的返回值存在的
注意：不要返回局部变量引用
用法：函数调用作为左值
示例：

//返回局部变量引用
int& test01() {
    int a = 10; //局部变量
    return a;
}
//返回静态变量引用
int& test02() {
    static int a = 20;
    return a;
}
int main() {
    //不能返回局部变量的引用
    int& ref = test01();
    cout << "ref = " << ref << endl;
    cout << "ref = " << ref << endl;
    //如果函数做左值，那么必须返回引用
    int& ref2 = test02();
    cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
    cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
    test02() = 1000;
    cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
    cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
    return 0;
}

2.5 引用的本质

本质：引用的本质在cpp内部实现是一个指针常量.
讲解示例：

//发现是引用，转换为 int* const ref = &a;
void func(int& ref){
 ref = 100; // ref是引用，转换为*ref = 100
}
int main(){
 int a = 10;
    //自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改，也说明为什么引用不可更改
 int& ref = a;
 ref = 20; //内部发现ref是引用，自动帮我们转换为: *ref = 20;
 cout << "a:" << a << endl;
 cout << "ref:" << ref << endl;
 func(a);
 return 0;
}

结论：cpp推荐用引用技术，因为语法方便，引用本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器都帮我们做了

2.6 常量引用

作用： 常量引用主要用来修饰形参，防止误操作
在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参
示例：

//引用使用的场景，通常用来修饰形参
void showValue(const int& v) {
 //v += 10;
 cout << v << endl;
}
int main() {
 //int& ref = 10;  引用本身需要一个合法的内存空间，因此这行错误
 //加入const就可以了，编译器优化代码，int temp = 10; const int& ref = temp;
 const int& ref = 10;
 //ref = 100;  //加入const后不可以修改变量
 cout << ref << endl;
 //函数中利用常量引用防止误操作修改实参
 int a = 10;
 showValue(a);
 return 0;
}

三、函数提高

3.1 函数默认参数

在cpp中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值的。
语法：返回值类型 函数名 （参数= 默认值）{}
示例：

int func(int a, int b = 10, int c = 10) {
 return a + b + c;
}
//1. 如果某个位置参数有默认值，那么从这个位置往后，从左向右，必须都要有默认值
//2. 如果函数声明有默认值，函数实现的时候就不能有默认参数
int func2(int a = 10, int b = 10);
int func2(int a, int b) {
 return a + b;
}
int main() {
 cout << "ret = " << func(20, 20) << endl;
 cout << "ret = " << func(100) << endl;
 return 0;
}

3.2 函数占位参数

cpp中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置
语法： 返回值类型 函数名 (数据类型){}
在现阶段函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该技术
示例：

//函数占位参数 ，占位参数也可以有默认参数
void func(int a, int) {
 cout << "this is func" << endl;
}
int main() {
 func(10,10); //占位参数必须填补
 return 0;
}

3.3 函数重载

3.3.1 函数重载概述

作用： 函数名可以相同，提高复用性
函数重载满足条件：

• 同一个作用域下
• 函数名称相同
• 函数参数类型不同 或者 个数不同 或者 顺序不同
  注意: 函数的返回值不可以作为函数重载的条件
  示例：

//函数重载需要函数都在同一个作用域下
void func()
{
 cout << "func 的调用！" << endl;
}
void func(int a)
{
 cout << "func (int a) 的调用！" << endl;
}
void func(double a)
{
 cout << "func (double a)的调用！" << endl;
}
void func(int a ,double b)
{
 cout << "func (int a ,double b) 的调用！" << endl;
}
void func(double a ,int b)
{
 cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;
}
//函数返回值不可以作为函数重载条件
//int func(double a, int b)
//{
// cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;
//}
int main() {
 func();
 func(10);
 func(3.14);
 func(10,3.14);
 func(3.14 , 10);
 return 0;
}

3.3.2 函数重载注意事项

• 引用作为重载条件

• 函数重载碰到函数默认参数
  示例：

//函数重载注意事项
//1、引用作为重载条件
void func(int &a)
{
 cout << "func (int &a) 调用 " << endl;
}
void func(const int &a)
{
 cout << "func (const int &a) 调用 " << endl;
}
//2、函数重载碰到函数默认参数
void func2(int a, int b = 10)
{
 cout << "func2(int a, int b = 10) 调用" << endl;
}
void func2(int a)
{
 cout << "func2(int a) 调用" << endl;
}
int main() {
 int a = 10;
 func(a); //调用无const
 func(10);//调用有const
 //func2(10); //碰到默认参数产生歧义，需要避免
 return 0;
}

四、类和对象

cpp面向对象的三大特性为：封装、继承、多态
cpp认为万事万物都皆为对象，对象上有其属性和行为

4.1 封装

4.1.1 封装的意义

封装是cpp面向对象三大特性之一
封装的意义：

• 将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物
• 将属性和行为加以权限控制
  封装意义一：
  在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物
  语法： class 类名{ 访问权限： 属性 / 行为 };
  示例1： 设计一个圆类，求圆的周长
  示例代码：

//圆周率
const double PI = 3.14;
//1、封装的意义
//将属性和行为作为一个整体，用来表现生活中的事物
//封装一个圆类，求圆的周长
//class代表设计一个类，后面跟着的是类名
class Circle
{
public:  //访问权限  公共的权限
 //属性
 int m_r;//半径
 //行为
 //获取到圆的周长
 double calculateZC()
 {
  //2 * pi  * r
  //获取圆的周长
  return  2 * PI * m_r;
 }
};
int main() {
 //通过圆类，创建圆的对象
 // c1就是一个具体的圆
 Circle c1;
 c1.m_r = 10; //给圆对象的半径 进行赋值操作
 //2 * pi * 10 = = 62.8
 cout << "圆的周长为： " << c1.calculateZC() << endl;
 return 0;
}

示例2： 设计一个学生类，属性有姓名和学号，可以给姓名和学号赋值，可以显示学生的姓名和学号
示例2代码：

//学生类
class Student {
public:
 void setName(string name) {
  m_name = name;
 }
 void setID(int id) {
  m_id = id;
 }
 void showStudent() {
  cout << "name:" << m_name << " ID:" << m_id << endl;
 }
public:
 string m_name;
 int m_id;
};
int main() {
 Student stu;
 stu.setName("德玛西亚");
 stu.setID(250);
 stu.showStudent();
 return 0;
}

封装意义二：
类在设计时，可以把属性和行为放在不同的权限下，加以控制
访问权限有三种：

1. public 公共权限
2. protected 保护权限
3. private 私有权限
   示例：

//三种权限
//公共权限  public     类内可以访问  类外可以访问
//保护权限  protected  类内可以访问  类外不可以访问
//私有权限  private    类内可以访问  类外不可以访问
class Person
{
 //姓名  公共权限
public:
 string m_Name;
 //汽车  保护权限
protected:
 string m_Car;
 //银行卡密码  私有权限
private:
 int m_Password;
public:
 void func()
 {
  m_Name = "张三";
  m_Car = "拖拉机";
  m_Password = 123456;
 }
};
int main() {
 Person p;
 p.m_Name = "李四";
 //p.m_Car = "奔驰";  //保护权限类外访问不到
 //p.m_Password = 123; //私有权限类外访问不到
 return 0;
}

4.1.2 struct和class区别

在cpp中 struct和class唯一的区别就在于 默认的访问权限不同
区别：

• struct 默认权限为公共
• class 默认权限为私有

class C1
{
 int  m_A; //默认是私有权限
};
struct C2
{
 int m_A;  //默认是公共权限
};
int main() {
 C1 c1;
 c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有
 C2 c2;
 c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共
 return 0;
}

4.1.3 成员属性设置为私有

优点1： 将所有成员属性设置为私有，可以自己控制读写权限
优点2： 对于写权限，我们可以检测数据的有效性
示例：

class Person {
public:
 //姓名设置可读可写
 void setName(string name) {
  m_Name = name;
 }
 string getName()
 {
  return m_Name;
 }
 //获取年龄
 int getAge() {
  return m_Age;
 }
 //设置年龄
 void setAge(int age) {
  if (age < 0 || age > 150) {
   cout << "你个老妖精!" << endl;
   return;
  }
  m_Age = age;
 }
 //情人设置为只写
 void setLover(string lover) {
  m_Lover = lover;
 }
private:
 string m_Name; //可读可写  姓名
 int m_Age; //只读  年龄
 string m_Lover; //只写  情人
};
int main() {
 Person p;
 //姓名设置
 p.setName("张三");
 cout << "姓名： " << p.getName() << endl;
 //年龄设置
 p.setAge(50);
 cout << "年龄： " << p.getAge() << endl;
 //情人设置
 p.setLover("苍井");
 //cout << "情人： " << p.m_Lover << endl;  //只写属性，不可以读取
 return 0;
}

练习案例1：设计立方体类
设计立方体类(Cube)
求出立方体的面积和体积
分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等
练习案例2：点和圆的关系
设计一个圆形类（Circle），和一个点类（Point），计算点和圆的关系

4.2 对象的初始化和清理

• 生活中我们买的电子产品都基本会有出厂设置，在某一天我们不用时候也会删除一些自己信息数据保证安全

• cpp中的面向对象来源于生活，每个对象也都会有初始设置以及 对象销毁前的清理数据的设置。

4.2.1 构造函数和析构函数

对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题

一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果是未知

同样的使用完一个对象或变量，没有及时清理，也会造成一定的安全问题

cpp利用了构造函数和析构函数解决上述问题，这两个函数将会被编译器自动调用，完成对象初始化和清理工作。

对象的初始化和清理工作是编译器强制要我们做的事情，因此如果我们不提供构造和析构，编译器会提供
编译器提供的构造函数和析构函数是空实现。

• 构造函数：主要作用在于创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无须手动调用。
• 析构函数：主要作用在于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作。
  构造函数语法：类名(){}

1. 构造函数，没有返回值也不写void
2. 函数名称与类名相同
3. 构造函数可以有参数，因此可以发生重载
4. 程序在调用对象时候会自动调用构造，无须手动调用,而且只会调用一次
   析构函数语法： ~类名(){}
5. 析构函数，没有返回值也不写void
6. 函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~
7. 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
8. 程序在对象销毁前会自动调用析构，无须手动调用,而且只会调用一次

class Person
{
public:
 //构造函数
 Person()
 {
  cout << "Person的构造函数调用" << endl;
 }
 //析构函数
 ~Person()
 {
  cout << "Person的析构函数调用" << endl;
 }
};
void test01()
{
 Person p;
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

4.2.2 构造函数的分类及调用

两种分类方式：

• 按参数分为： 有参构造和无参构造
• 按类型分为： 普通构造和拷贝构造
  三种调用方式：
• 括号法
• 显示法
• 隐式转换法
  示例：

//1、构造函数分类
// 按照参数分类分为 有参和无参构造   无参又称为默认构造函数
// 按照类型分类分为 普通构造和拷贝构造
class Person {
public:
 //无参（默认）构造函数
 Person() {
  cout << "无参构造函数!" << endl;
 }
 //有参构造函数
 Person(int a) {
  age = a;
  cout << "有参构造函数!" << endl;
 }
 //拷贝构造函数
 Person(const Person& p) {
  age = p.age;
  cout << "拷贝构造函数!" << endl;
 }
 //析构函数
 ~Person() {
  cout << "析构函数!" << endl;
 }
public:
 int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
 Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
 //2.1  括号法，常用
 Person p1(10);
 //注意1：调用无参构造函数不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明
 //Person p2();
 //2.2 显式法
 Person p2 = Person(10);
 Person p3 = Person(p2);
 //Person(10)单独写就是匿名对象  当前行结束之后，马上析构
 //2.3 隐式转换法
 Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10);
 Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);
 //注意2：不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为是对象声明
 //Person p5(p4);
}
int main() {
 test01();
 //test02();
 return 0;
}

4.2.3 拷贝构造函数调用时机

cpp中拷贝构造函数调用时机通常有三种情况

• 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
• 值传递的方式给函数参数传值
• 以值方式返回局部对象
  示例：

class Person {
public:
 Person() {
  cout << "无参构造函数!" << endl;
  mAge = 0;
 }
 Person(int age) {
  cout << "有参构造函数!" << endl;
  mAge = age;
 }
 Person(const Person& p) {
  cout << "拷贝构造函数!" << endl;
  mAge = p.mAge;
 }
 //析构函数在释放内存之前调用
 ~Person() {
  cout << "析构函数!" << endl;
 }
public:
 int mAge;
};
//1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
 Person man(100); //p对象已经创建完毕
 Person newman(man); //调用拷贝构造函数
 Person newman2 = man; //拷贝构造
 //Person newman3;
 //newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
}
//2. 值传递的方式给函数参数传值
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
 Person p; //无参构造函数
 doWork(p);
}
//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
 Person p1;
 cout << (int *)&p1 << endl;
 return p1;
}
void test03()
{
 Person p = doWork2();
 cout << (int *)&p << endl;
}
int main() {
 //test01();
 //test02();
 test03();
 return 0;
}

4.2.4 构造函数调用规则

默认情况下，cpp编译器至少给一个类添加3个函数

1. 默认构造函数(无参，函数体为空)

2. 默认析构函数(无参，函数体为空)

3. 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
   构造函数调用规则如下：

• 如果用户定义有参构造函数，cpp不在提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造

• 如果用户定义拷贝构造函数，cpp不会再提供其他构造函数
  示例：

class Person {
public:
 //无参（默认）构造函数
 Person() {
  cout << "无参构造函数!" << endl;
 }
 //有参构造函数
 Person(int a) {
  age = a;
  cout << "有参构造函数!" << endl;
 }
 //拷贝构造函数
 Person(const Person& p) {
  age = p.age;
  cout << "拷贝构造函数!" << endl;
 }
 //析构函数
 ~Person() {
  cout << "析构函数!" << endl;
 }
public:
 int age;
};
void test01()
{
 Person p1(18);
 //如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作
 Person p2(p1);
 cout << "p2的年龄为： " << p2.age << endl;
}
void test02()
{
 //如果用户提供有参构造，编译器不会提供默认构造，会提供拷贝构造
 Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
 Person p2(10); //用户提供的有参
 Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
 //如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
 Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
 Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
 Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

4.2.5 深拷贝与浅拷贝

深浅拷贝是面试经典问题，也是常见的一个坑
浅拷贝： 简单的赋值拷贝操作
深拷贝： 在堆区重新申请空间，进行拷贝操作
示例：

class Person {
public:
 //无参（默认）构造函数
 Person() {
  cout << "无参构造函数!" << endl;
 }
 //有参构造函数
 Person(int age ,int height) {
  cout << "有参构造函数!" << endl;
  m_age = age;
  m_height = new int(height);
 }
 //拷贝构造函数
 Person(const Person& p) {
  cout << "拷贝构造函数!" << endl;
  //如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
  m_age = p.m_age;
  m_height = new int(*p.m_height);
 }
 //析构函数
 ~Person() {
  cout << "析构函数!" << endl;
  if (m_height != NULL)
  {
   delete m_height;
  }
 }
public:
 int m_age;
 int* m_height;
};
void test01()
{
 Person p1(18, 180);
 Person p2(p1);
 cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << " 身高： " << *p1.m_height << endl;
 cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << " 身高： " << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

总结：如果属性有在堆区开辟的，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题

4.2.6 初始化列表

作用： cpp提供了初始化列表语法，用来初始化属性
语法：构造函数()：属性1(值1),属性2（值2）... {}
示例：

class Person {
public:
 ////传统方式初始化
 //Person(int a, int b, int c) {
 // m_A = a;
 // m_B = b;
 // m_C = c;
 //}
 //初始化列表方式初始化
 Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
 void PrintPerson() {
  cout << "mA:" << m_A << endl;
  cout << "mB:" << m_B << endl;
  cout << "mC:" << m_C << endl;
 }
private:
 int m_A;
 int m_B;
 int m_C;
};
int main() {
 Person p(1, 2, 3);
 p.PrintPerson();
 return 0;
}

4.2.7 类对象作为类成员

cpp类中的成员可以是另一个类的对象，我们称该成员为 对象成员
例如：

class A {}
class B
{
    A a；
}

B类中有对象A作为成员，A为对象成员；
那么当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后？
示例：

class Phone
{
public:
 Phone(string name)
 {
  m_PhoneName = name;
  cout << "Phone构造" << endl;
 }
 ~Phone()
 {
  cout << "Phone析构" << endl;
 }
 string m_PhoneName;
};
class Person
{
public:
 //初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
 Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)
 {
  cout << "Person构造" << endl;
 }
 ~Person()
 {
  cout << "Person析构" << endl;
 }
 void playGame()
 {
  cout << m_Name << " 使用" << m_Phone.m_PhoneName << " 牌手机! " << endl;
 }
 string m_Name;
 Phone m_Phone;
};
void test01()
{
 //当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为 对象成员
 //构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造
 //析构顺序与构造相反
 Person p("张三" , "苹果X");
 p.playGame();
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

4.2.8 静态成员

静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员
静态成员分为：

• 静态成员变量
  • 所有对象共享同一份数据
  • 在编译阶段分配内存
  • 类内声明，类外初始化
• 静态成员函数
  • 所有对象共享同一个函数
  • 静态成员函数只能访问静态成员变量
    示例1 ： 静态成员变量

class Person
{
public:
 static int m_A; //静态成员变量
 //静态成员变量特点：
 //1 在编译阶段分配内存
 //2 类内声明，类外初始化
 //3 所有对象共享同一份数据
private:
 static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
int Person::m_A = 10;
int Person::m_B = 10;
void test01()
{
 //静态成员变量两种访问方式
 //1、通过对象
 Person p1;
 p1.m_A = 100;
 cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
 Person p2;
 p2.m_A = 200;
 cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
 cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
 //2、通过类名
 cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
 //cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

示例2： 静态成员函数

class Person
{
public:
 //静态成员函数特点：
 //1 程序共享一个函数
 //2 静态成员函数只能访问静态成员变量
 static void func()
 {
  cout << "func调用" << endl;
  m_A = 100;
  //m_B = 100; //错误，不可以访问非静态成员变量
 }
 static int m_A; //静态成员变量
 int m_B; //
private:
 //静态成员函数也是有访问权限的
 static void func2()
 {
  cout << "func2调用" << endl;
 }
};
int Person::m_A = 10;
void test01()
{
 //静态成员变量两种访问方式
 //1、通过对象
 Person p1;
 p1.func();
 //2、通过类名
 Person::func();
 //Person::func2(); //私有权限访问不到
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

4.3 cpp对象模型和this指针

4.3.1 成员变量和成员函数分开存储

在cpp中，类内的成员变量和成员函数分开存储
只有非静态成员变量才属于类的对象上

class Person {
public:
 Person() {
  mA = 0;
 }
 //非静态成员变量占对象空间
 int mA;
 //静态成员变量不占对象空间
 static int mB;
 //函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例
 void func() {
  cout << "mA:" << this->mA << endl;
 }
 //静态成员函数也不占对象空间
 static void sfunc() {
 }
};
int main() {
 cout << sizeof(Person) << endl;
 return 0;
}

4.3.2 this指针概念

通过4.3.1我们知道在cpp中成员变量和成员函数是分开存储的
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
cpp通过提供特殊的对象指针，this指针，解决上述问题。
this指针指向被调用的成员函数所属的对象
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针
this指针不需要定义，直接使用即可
this指针的用途：

• 当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
• 在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this

class Person
{
public:
 Person(int age)
 {
  //1、当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
  this->age = age;
 }
 Person& PersonAddPerson(Person p)
 {
  this->age += p.age;
  //返回对象本身
  return *this;
 }
 int age;
};
void test01()
{
 Person p1(10);
 cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
 Person p2(10);
 p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);
 cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

4.3.3 空指针访问成员函数

cpp中空指针也是可以调用成员函数的，但是也要注意有没有用到this指针
如果用到this指针，需要加以判断保证代码的健壮性
示例：

//空指针访问成员函数
class Person {
public:
 void ShowClassName() {
  cout << "我是Person类!" << endl;
 }
 void ShowPerson() {
  if (this *** NULL) {
   return;
  }
  cout << mAge << endl;
 }
public:
 int mAge;
};
void test01()
{
 Person * p = NULL;
 p->ShowClassName(); //空指针，可以调用成员函数
 p->ShowPerson();  //但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

4.3.4 const修饰成员函数

常函数：

• 成员函数后加const后我们称为这个函数为常函数
• 常函数内不可以修改成员属性
• 成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可以修改
  常对象：
• 声明对象前加const称该对象为常对象
• 常对象只能调用常函数
  示例：

class Person {
public:
 Person() {
  m_A = 0;
  m_B = 0;
 }
 //this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
 //如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
 void ShowPerson() const {
  //const Type* const pointer;
  //this = NULL; //不能修改指针的指向 Person* const this;
  //this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
  //const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
  this->m_B = 100;
 }
 void MyFunc() const {
  //mA = 10000;
 }
public:
 int m_A;
 mutable int m_B; //可修改 可变的
};
//const修饰对象  常对象
void test01() {
 const Person person; //常量对象
 cout << person.m_A << endl;
 //person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
 person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量
 //常对象访问成员函数
 person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

4.4 友元

生活中你的家有客厅(Public)，有你的卧室(Private)
客厅所有来的客人都可以进去，但是你的卧室是私有的，也就是说只有你能进去
但是呢，你也可以允许你的好闺蜜好基友进去。
在程序里，有些私有属性 也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问，就需要用到友元的技术
友元的目的就是让一个函数或者类 访问另一个类中私有成员
友元的关键字为 friend
友元的三种实现

• 全局函数做友元
• 类做友元
• 成员函数做友元

4.4.1 全局函数做友元

class Building
{
 //告诉编译器 goodGay全局函数 是 Building类的好朋友，可以访问类中的私有内容
 friend void goodGay(Building * building);
public:
 Building()
 {
  this->m_SittingRoom = "客厅";
  this->m_BedRoom = "卧室";
 }
public:
 string m_SittingRoom; //客厅
private:
 string m_BedRoom; //卧室
};
void goodGay(Building * building)
{
 cout << "好基友正在访问： " << building->m_SittingRoom << endl;
 cout << "好基友正在访问： " << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
 Building b;
 goodGay(&b);
}
int main(){
 test01();
 return 0;
}

4.4.2 类做友元

class Building;
class goodGay
{
public:
 goodGay();
 void visit();
private:
 Building *building;
};
class Building
{
 //告诉编译器 goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容
 friend class goodGay;
public:
 Building();
public:
 string m_SittingRoom; //客厅
private:
 string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building()
{
 this->m_SittingRoom = "客厅";
 this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay()
{
 building = new Building;
}
void goodGay::visit()
{
 cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
 cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
 goodGay gg;
 gg.visit();
}
int main(){
 test01();
 return 0;
}

4.4.3 成员函数做友元

class Building;
class goodGay
{
public:
 goodGay();
 void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以发访问Building中私有内容
 void visit2();
private:
 Building *building;
};
class Building
{
 //告诉编译器  goodGay类中的visit成员函数 是Building好朋友，可以访问私有内容
 friend void goodGay::visit();
public:
 Building();
public:
 string m_SittingRoom; //客厅
private:
 string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building()
{
 this->m_SittingRoom = "客厅";
 this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay()
{
 building = new Building;
}
void goodGay::visit()
{
 cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
 cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2()
{
 cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
 //cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
 goodGay  gg;
 gg.visit();
}
int main(){
 test01();
 return 0;
}

4.5 运算符重载

运算符重载概念：对已有的运算符重新进行定义，赋予其另一种功能，以适应不同的数据类型

4.5.1 加号运算符重载

作用：实现两个自定义数据类型相加的运算

class Person {
public:
 Person() {};
 Person(int a, int b)
 {
  this->m_A = a;
  this->m_B = b;
 }
 //成员函数实现 + 号运算符重载
 Person operator+(const Person& p) {
  Person temp;
  temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
  temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
  return temp;
 }
public:
 int m_A;
 int m_B;
};
//全局函数实现 + 号运算符重载
//Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
// Person temp(0, 0);
// temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
// temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
// return temp;
//}
//运算符重载 可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val)
{
 Person temp;
 temp.m_A = p2.m_A + val;
 temp.m_B = p2.m_B + val;
 return temp;
}
void test() {
 Person p1(10, 10);
 Person p2(20, 20);
 //成员函数方式
 Person p3 = p2 + p1;  //相当于 p2.operaor+(p1)
 cout << "mA:" << p3.m_A << " mB:" << p3.m_B << endl;
 Person p4 = p3 + 10; //相当于 operator+(p3,10)
 cout << "mA:" << p4.m_A << " mB:" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
 test();
 return 0;
}

总结1：对于内置的数据类型的表达式的的运算符是不可能改变的
总结2：不要滥用运算符重载

4.5.2 左移运算符重载

作用：可以输出自定义数据类型

class Person {
 friend ostream& operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
 Person(int a, int b)
 {
  this->m_A = a;
  this->m_B = b;
 }
 //成员函数 实现不了  p << cout 不是我们想要的效果
 //void operator<<(Person& p){
 //}
private:
 int m_A;
 int m_B;
};
//全局函数实现左移重载
//ostream对象只能有一个
ostream& operator<<(ostream& out, Person& p) {
 out << "a:" << p.m_A << " b:" << p.m_B;
 return out;
}
void test() {
 Person p1(10, 20);
 cout << p1 << "hello world" << endl; //链式编程
}
int main() {
 test();
 return 0;
}

重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型

4.5.3 递增运算符重载

作用： 通过重载递增运算符，实现自己的整型数据

class MyInteger {
 friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
 MyInteger() {
  m_Num = 0;
 }
 //前置++
 MyInteger& operator++() {
  //先++
  m_Num++;
  //再返回
  return *this;
 }
 //后置++
 MyInteger operator++(int) {
  //先返回
  MyInteger temp = *this; //记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
  m_Num++;
  return temp;
 }
private:
 int m_Num;
};
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {
 out << myint.m_Num;
 return out;
}
//前置++ 先++ 再返回
void test01() {
 MyInteger myInt;
 cout << ++myInt << endl;
 cout << myInt << endl;
}
//后置++ 先返回 再++
void test02() {
 MyInteger myInt;
 cout << myInt++ << endl;
 cout << myInt << endl;
}
int main() {
 test01();
 //test02();
 return 0;
}

前置递增返回引用，后置递增返回值

4.5.4 赋值运算符重载

cpp编译器至少给一个类添加4个函数

1. 默认构造函数(无参，函数体为空)
2. 默认析构函数(无参，函数体为空)
3. 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
4. 赋值运算符 operator=, 对属性进行值拷贝
   如果类中有属性指向堆区，做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题
   示例：

class Person
{
public:
 Person(int age)
 {
  //将年龄数据开辟到堆区
  m_Age = new int(age);
 }
 //重载赋值运算符
 Person& operator=(Person &p)
 {
  if (m_Age != NULL)
  {
   delete m_Age;
   m_Age = NULL;
  }
  //编译器提供的代码是浅拷贝
  //m_Age = p.m_Age;
  //提供深拷贝 解决浅拷贝的问题
  m_Age = new int(*p.m_Age);
  //返回自身
  return *this;
 }
 ~Person()
 {
  if (m_Age != NULL)
  {
   delete m_Age;
   m_Age = NULL;
  }
 }
 //年龄的指针
 int *m_Age;
};
void test01()
{
 Person p1(18);
 Person p2(20);
 Person p3(30);
 p3 = p2 = p1; //赋值操作
 cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;
 cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;
 cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;
}
int main() {
 test01();
 //int a = 10;
 //int b = 20;
 //int c = 30;
 //c = b = a;
 //cout << "a = " << a << endl;
 //cout << "b = " << b << endl;
 //cout << "c = " << c << endl;
 return 0;
}

4.5.5 关系运算符重载

作用： 重载关系运算符，可以让两个自定义类型对象进行对比操作
示例：

class Person
{
public:
 Person(string name, int age)
 {
  this->m_Name = name;
  this->m_Age = age;
 };
 bool operator***(Person & p)
 {
  if (this->m_Name *** p.m_Name && this->m_Age *** p.m_Age)
  {
   return true;
  }
  else
  {
   return false;
  }
 }
 bool operator!=(Person & p)
 {
  if (this->m_Name *** p.m_Name && this->m_Age *** p.m_Age)
  {
   return false;
  }
  else
  {
   return true;
  }
 }
 string m_Name;
 int m_Age;
};
void test01()
{
 //int a = 0;
 //int b = 0;
 Person a("孙悟空", 18);
 Person b("孙悟空", 18);
 if (a *** b)
 {
  cout << "a和b相等" << endl;
 }
 else
 {
  cout << "a和b不相等" << endl;
 }
 if (a != b)
 {
  cout << "a和b不相等" << endl;
 }
 else
 {
  cout << "a和b相等" << endl;
 }
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

4.5.6 函数调用运算符重载

• 函数调用运算符 () 也可以重载

• 由于重载后使用的方式非常像函数的调用，因此称为仿函数

• 仿函数没有固定写法，非常灵活
  示例：

class MyPrint
{
public:
 void operator()(string text)
 {
  cout << text << endl;
 }
};
void test01()
{
 //重载的（）操作符 也称为仿函数
 MyPrint myFunc;
 myFunc("hello world");
}
class MyAdd
{
public:
 int operator()(int v1, int v2)
 {
  return v1 + v2;
 }
};
void test02()
{
 MyAdd add;
 int ret = add(10, 10);
 cout << "ret = " << ret << endl;
 //匿名对象调用
 cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;
}
int main() {
 test01();
 test02();
 return 0;
}

4.6 继承

继承是面向对象三大特性之一
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码

4.6.1 继承的基本语法

例如我们看到很多网站中，都有公共的头部，公共的底部，甚至公共的左侧列表，只有中心内容不同
接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容，看一下继承存在的意义以及好处
普通实现：

//Java页面
class Java
{
public:
 void header()
 {
  cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
 }
 void footer()
 {
  cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
 }
 void left()
 {
  cout << "Java,Python,cpp...(公共分类列表)" << endl;
 }
 void content()
 {
  cout << "JAVA学科视频" << endl;
 }
};
//Python页面
class Python
{
public:
 void header()
 {
  cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
 }
 void footer()
 {
  cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
 }
 void left()
 {
  cout << "Java,Python,cpp...(公共分类列表)" << endl;
 }
 void content()
 {
  cout << "Python学科视频" << endl;
 }
};
//cpp页面
class CPP
{
public:
 void header()
 {
  cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
 }
 void footer()
 {
  cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
 }
 void left()
 {
  cout << "Java,Python,cpp...(公共分类列表)" << endl;
 }
 void content()
 {
  cout << "cpp学科视频" << endl;
 }
};
void test01()
{
 //Java页面
 cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
 Java ja;
 ja.header();
 ja.footer();
 ja.left();
 ja.content();
 cout << "--------------------" << endl;
 //Python页面
 cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
 Python py;
 py.header();
 py.footer();
 py.left();
 py.content();
 cout << "--------------------" << endl;
 //cpp页面
 cout << "cpp下载视频页面如下： " << endl;
 CPP cp;
 cp.header();
 cp.footer();
 cp.left();
 cp.content();
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

继承实现：

//公共页面
class BasePage
{
public:
 void header()
 {
  cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
 }
 void footer()
 {
  cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
 }
 void left()
 {
  cout << "Java,Python,cpp...(公共分类列表)" << endl;
 }
};
//Java页面
class Java : public BasePage
{
public:
 void content()
 {
  cout << "JAVA学科视频" << endl;
 }
};
//Python页面
class Python : public BasePage
{
public:
 void content()
 {
  cout << "Python学科视频" << endl;
 }
};
//cpp页面
class CPP : public BasePage
{
public:
 void content()
 {
  cout << "cpp学科视频" << endl;
 }
};
void test01()
{
 //Java页面
 cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
 Java ja;
 ja.header();
 ja.footer();
 ja.left();
 ja.content();
 cout << "--------------------" << endl;
 //Python页面
 cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
 Python py;
 py.header();
 py.footer();
 py.left();
 py.content();
 cout << "--------------------" << endl;
 //cpp页面
 cout << "cpp下载视频页面如下： " << endl;
 CPP cp;
 cp.header();
 cp.footer();
 cp.left();
 cp.content();
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

继承的好处：可以减少重复的代码
class A : public B;
A 类称为子类 或 派生类
B 类称为父类 或 基类
派生类中的成员，包含两大部分：
一类是从基类继承过来的，一类是自己增加的成员。
从基类继承过过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性。

4.6.2 继承方式

继承的语法：class 子类 : 继承方式 父类
继承方式一共有三种：

• 公共继承
• 保护继承
• 私有继承
  示例：

class Base1
{
public:
 int m_A;
protected:
 int m_B;
private:
 int m_C;
};
//公共继承
class Son1 :public Base1
{
public:
 void func()
 {
  m_A; //可访问 public权限
  m_B; //可访问 protected权限
  //m_C; //不可访问
 }
};
void myClass()
{
 Son1 s1;
 s1.m_A; //其他类只能访问到公共权限
}
//保护继承
class Base2
{
public:
 int m_A;
protected:
 int m_B;
private:
 int m_C;
};
class Son2:protected Base2
{
public:
 void func()
 {
  m_A; //可访问 protected权限
  m_B; //可访问 protected权限
  //m_C; //不可访问
 }
};
void myClass2()
{
 Son2 s;
 //s.m_A; //不可访问
}
//私有继承
class Base3
{
public:
 int m_A;
protected:
 int m_B;
private:
 int m_C;
};
class Son3:private Base3
{
public:
 void func()
 {
  m_A; //可访问 private权限
  m_B; //可访问 private权限
  //m_C; //不可访问
 }
};
class GrandSon3 :public Son3
{
public:
 void func()
 {
  //Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
  //m_A;
  //m_B;
  //m_C;
 }
};

4.6.3 继承中的对象模型

问题： 从父类继承过来的成员，哪些属于子类对象中？
示例：

class Base
{
public:
 int m_A;
protected:
 int m_B;
private:
 int m_C; //私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
//公共继承
class Son :public Base
{
public:
 int m_D;
};
void test01()
{
 cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到

4.6.4 继承中构造和析构顺序

子类继承父类后，当创建子类对象，也会调用父类的构造函数
问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？
示例：

class Base
{
public:
 Base()
 {
  cout << "Base构造函数!" << endl;
 }
 ~Base()
 {
  cout << "Base析构函数!" << endl;
 }
};
class Son : public Base
{
public:
 Son()
 {
  cout << "Son构造函数!" << endl;
 }
 ~Son()
 {
  cout << "Son析构函数!" << endl;
 }
};
void test01()
{
 //继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反
 Son s;
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反

4.6.5 继承同名成员处理方式

问题：当子类与父类出现同名的成员，如何通过子类对象，访问到子类或父类中同名的数据呢？

• 访问子类同名成员 直接访问即可
• 访问父类同名成员 需要加作用域
  示例：

class Base {
public:
 Base()
 {
  m_A = 100;
 }
 void func()
 {
  cout << "Base - func()调用" << endl;
 }
 void func(int a)
 {
  cout << "Base - func(int a)调用" << endl;
 }
public:
 int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
 Son()
 {
  m_A = 200;
 }
 //当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
 //如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
 void func()
 {
  cout << "Son - func()调用" << endl;
 }
public:
 int m_A;
};
void test01()
{
 Son s;
 cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
 cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;
 s.func();
 s.Base::func();
 s.Base::func(10);
}
int main() {
 test01();
 return EXIT_SUCCESS;
}

总结：

1. 子类对象可以直接访问到子类中同名成员
2. 子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
3. 当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中同名成员函数，加作用域可以访问到父类中同名函数

4.6.6 继承同名静态成员处理方式

问题：继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问？
静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致

• 访问子类同名成员 直接访问即可
• 访问父类同名成员 需要加作用域
  示例：

class Base {
public:
 static void func()
 {
  cout << "Base - static void func()" << endl;
 }
 static void func(int a)
 {
  cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
 }
 static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;
class Son : public Base {
public:
 static void func()
 {
  cout << "Son - static void func()" << endl;
 }
 static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
//同名成员属性
void test01()
{
 //通过对象访问
 cout << "通过对象访问： " << endl;
 Son s;
 cout << "Son  下 m_A = " << s.m_A << endl;
 cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;
 //通过类名访问
 cout << "通过类名访问： " << endl;
 cout << "Son  下 m_A = " << Son::m_A << endl;
 cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
//同名成员函数
void test02()
{
 //通过对象访问
 cout << "通过对象访问： " << endl;
 Son s;
 s.func();
 s.Base::func();
 cout << "通过类名访问： " << endl;
 Son::func();
 Son::Base::func();
 //出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作作用域访问
 Son::Base::func(100);
}
int main() {
 //test01();
 test02();
 return 0;
}

同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样，只不过有两种访问的方式（通过对象 和 通过类名）

4.6.7 多继承语法

cpp允许一个类继承多个类
语法：class 子类 ：继承方式 父类1 ， 继承方式 父类2...
多继承可能会引发父类中有同名成员出现，需要加作用域区分
cpp实际开发中不建议用多继承
示例：

class Base1 {
public:
 Base1()
 {
  m_A = 100;
 }
public:
 int m_A;
};
class Base2 {
public:
 Base2()
 {
  m_A = 200;  //开始是m_B 不会出问题，但是改为mA就会出现不明确
 }
public:
 int m_A;
};
//语法：class 子类：继承方式 父类1 ，继承方式 父类2
class Son : public Base2, public Base1
{
public:
 Son()
 {
  m_C = 300;
  m_D = 400;
 }
public:
 int m_C;
 int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况
//通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01()
{
 Son s;
 cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
 cout << s.Base1::m_A << endl;
 cout << s.Base2::m_A << endl;
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

总结： 多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域

4.6.8 菱形继承

菱形继承概念：
两个派生类继承同一个基类
又有某个类同时继承者两个派生类
这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承
菱形继承问题：

1. 羊继承了动物的数据，驼同样继承了动物的数据，当草泥马使用数据时，就会产生二义性。
2. 草泥马继承自动物的数据继承了两份，其实我们应该清楚，这份数据我们只需要一份就可以。
   示例：

class Animal
{
public:
 int m_Age;
};
//继承前加virtual关键字后，变为虚继承
//此时公共的父类Animal称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};
class Tuo   : virtual public Animal {};
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};
void test01()
{
 SheepTuo st;
 st.Sheep::m_Age = 100;
 st.Tuo::m_Age = 200;
 cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
 cout << "st.Tuo::m_Age = " <<  st.Tuo::m_Age << endl;
 cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

• 菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据，导致资源浪费以及毫无意义

• 利用虚继承可以解决菱形继承问题

4.7 多态

4.7.1 多态的基本概念

多态是cpp面向对象三大特性之一
多态分为两类

• 静态多态: 函数重载 和 运算符重载属于静态多态，复用函数名
• 动态多态: 派生类和虚函数实现运行时多态
  静态多态和动态多态区别：
• 静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
• 动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址
  下面通过案例进行讲解多态

class Animal
{
public:
 //Speak函数就是虚函数
 //函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。
 virtual void speak()
 {
  cout << "动物在说话" << endl;
 }
};
class Cat :public Animal
{
public:
 void speak()
 {
  cout << "小猫在说话" << endl;
 }
};
class Dog :public Animal
{
public:
 void speak()
 {
  cout << "小狗在说话" << endl;
 }
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
void DoSpeak(Animal & animal)
{
 animal.speak();
}
//
//多态满足条件：
//1、有继承关系
//2、子类重写父类中的虚函数
//多态使用：
//父类指针或引用指向子类对象
void test01()
{
 Cat cat;
 DoSpeak(cat);
 Dog dog;
 DoSpeak(dog);
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

多态满足条件

• 有继承关系
• 子类重写父类中的虚函数
  多态使用条件
• 父类指针或引用指向子类对象
  重写：函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写

4.7.2 多态案例一-计算器类

案例描述：
分别利用普通写法和多态技术，设计实现两个操作数进行运算的计算器类
多态的优点：

• 代码组织结构清晰
• 可读性强
• 利于前期和后期的扩展以及维护
  示例：

//普通实现
class Calculator {
public:
 int getResult(string oper)
 {
  if (oper *** "+") {
   return m_Num1 + m_Num2;
  }
  else if (oper *** "-") {
   return m_Num1 - m_Num2;
  }
  else if (oper *** "*") {
   return m_Num1 * m_Num2;
  }
  //如果要提供新的运算，需要修改源码
 }
public:
 int m_Num1;
 int m_Num2;
};
void test01()
{
 //普通实现测试
 Calculator c;
 c.m_Num1 = 10;
 c.m_Num2 = 10;
 cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
 cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
 cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点：代码组织结构清晰，可读性强，利于前期和后期的扩展以及维护
class AbstractCalculator
{
public :
 virtual int getResult()
 {
  return 0;
 }
 int m_Num1;
 int m_Num2;
};
//加法计算器
class AddCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
 int getResult()
 {
  return m_Num1 + m_Num2;
 }
};
//减法计算器
class SubCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
 int getResult()
 {
  return m_Num1 - m_Num2;
 }
};
//乘法计算器
class MulCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
 int getResult()
 {
  return m_Num1 * m_Num2;
 }
};
void test02()
{
 //创建加法计算器
 AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
 abc->m_Num1 = 10;
 abc->m_Num2 = 10;
 cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
 delete abc;  //用完了记得销毁
 //创建减法计算器
 abc = new SubCalculator;
 abc->m_Num1 = 10;
 abc->m_Num2 = 10;
 cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
 delete abc;
 //创建乘法计算器
 abc = new MulCalculator;
 abc->m_Num1 = 10;
 abc->m_Num2 = 10;
 cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
 delete abc;
}
int main() {
 //test01();
 test02();
 return 0;
}

cpp开发提倡利用多态设计程序架构，因为多态优点很多

4.7.3 纯虚函数和抽象类

在多态中，通常父类中虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用子类重写的内容
因此可以将虚函数改为纯虚函数
纯虚函数语法：virtual 返回值类型 函数名 （参数列表）= 0 ;
当类中有了纯虚函数，这个类也称为抽象类
抽象类特点：

• 无法实例化对象
• 子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
  示例：

class Base
{
public:
 //纯虚函数
 //类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
 //抽象类无法实例化对象
 //子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
 virtual void func() = 0;
};
class Son :public Base
{
public:
 virtual void func()
 {
  cout << "func调用" << endl;
 };
};
void test01()
{
 Base * base = NULL;
 //base = new Base; // 错误，抽象类无法实例化对象
 base = new Son;
 base->func();
 delete base;//记得销毁
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

4.7.4 多态案例二-制作饮品

案例描述：
制作饮品的大致流程为：煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料
示例：

//抽象制作饮品
class AbstractDrinking {
public:
 //烧水
 virtual void Boil() = 0;
 //冲泡
 virtual void Brew() = 0;
 //倒入杯中
 virtual void PourInCup() = 0;
 //加入辅料
 virtual void PutSomething() = 0;
 //规定流程
 void MakeDrink() {
  Boil();
  Brew();
  PourInCup();
  PutSomething();
 }
};
//制作咖啡
class Coffee : public AbstractDrinking {
public:
 //烧水
 virtual void Boil() {
  cout << "煮农夫山泉!" << endl;
 }
 //冲泡
 virtual void Brew() {
  cout << "冲泡咖啡!" << endl;
 }
 //倒入杯中
 virtual void PourInCup() {
  cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
 }
 //加入辅料
 virtual void PutSomething() {
  cout << "加入牛奶!" << endl;
 }
};
//制作茶水
class Tea : public AbstractDrinking {
public:
 //烧水
 virtual void Boil() {
  cout << "煮自来水!" << endl;
 }
 //冲泡
 virtual void Brew() {
  cout << "冲泡茶叶!" << endl;
 }
 //倒入杯中
 virtual void PourInCup() {
  cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
 }
 //加入辅料
 virtual void PutSomething() {
  cout << "加入枸杞!" << endl;
 }
};
//业务函数
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {
 drink->MakeDrink();
 delete drink;
}
void test01() {
 DoWork(new Coffee);
 cout << "--------------" << endl;
 DoWork(new Tea);
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

4.7.5 虚析构和纯虚析构

多态使用时，如果子类中有属性开辟到堆区，那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码
解决方式：将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构
虚析构和纯虚析构共性：

• 可以解决父类指针释放子类对象
• 都需要有具体的函数实现
  虚析构和纯虚析构区别：
• 如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象
  虚析构语法：
  virtual ~类名(){}
  纯虚析构语法：
  virtual ~类名() = 0;
类名::~类名(){}
  示例：

class Animal {
public:
 Animal()
 {
  cout << "Animal 构造函数调用！" << endl;
 }
 virtual void Speak() = 0;
 //析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
 //virtual ~Animal()
 //{
 // cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
 //}
 virtual ~Animal() = 0;
};
Animal::~Animal()
{
 cout << "Animal 纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
 Cat(string name)
 {
  cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
  m_Name = new string(name);
 }
 virtual void Speak()
 {
  cout << *m_Name <<  "小猫在说话!" << endl;
 }
 ~Cat()
 {
  cout << "Cat析构函数调用!" << endl;
  if (this->m_Name != NULL) {
   delete m_Name;
   m_Name = NULL;
  }
 }
public:
 string *m_Name;
};
void test01()
{
 Animal *animal = new Cat("Tom");
 animal->Speak();
 //通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
 //怎么解决？给基类增加一个虚析构函数
 //虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
 delete animal;
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类

4.7.6 多态案例三-电脑组装

案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡（用于显示），内存条（用于存储）
将每个零件封装出抽象基类，并且提供不同的厂商生产不同的零件，例如Intel厂商和Lenovo厂商
创建电脑类提供让电脑工作的函数，并且调用每个零件工作的接口
测试时组装三台不同的电脑进行工作
示例：

#include<iostream>
using namespace std;
//抽象CPU类
class CPU
{
public:
 //抽象的计算函数
 virtual void calculate() = 0;
};
//抽象显卡类
class VideoCard
{
public:
 //抽象的显示函数
 virtual void display() = 0;
};
//抽象内存条类
class Memory
{
public:
 //抽象的存储函数
 virtual void storage() = 0;
};
//电脑类
class Computer
{
public:
 Computer(CPU * cpu, VideoCard * vc, Memory * mem)
 {
  m_cpu = cpu;
  m_vc = vc;
  m_mem = mem;
 }
 //提供工作的函数
 void work()
 {
  //让零件工作起来，调用接口
  m_cpu->calculate();
  m_vc->display();
  m_mem->storage();
 }
 //提供析构函数 释放3个电脑零件
 ~Computer()
 {
  //释放CPU零件
  if (m_cpu != NULL)
  {
   delete m_cpu;
   m_cpu = NULL;
  }
  //释放显卡零件
  if (m_vc != NULL)
  {
   delete m_vc;
   m_vc = NULL;
  }
  //释放内存条零件
  if (m_mem != NULL)
  {
   delete m_mem;
   m_mem = NULL;
  }
 }
private:
 CPU * m_cpu; //CPU的零件指针
 VideoCard * m_vc; //显卡零件指针
 Memory * m_mem; //内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU :public CPU
{
public:
 virtual void calculate()
 {
  cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
 }
};
class IntelVideoCard :public VideoCard
{
public:
 virtual void display()
 {
  cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
 }
};
class IntelMemory :public Memory
{
public:
 virtual void storage()
 {
  cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
 }
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU :public CPU
{
public:
 virtual void calculate()
 {
  cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
 }
};
class LenovoVideoCard :public VideoCard
{
public:
 virtual void display()
 {
  cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
 }
};
class LenovoMemory :public Memory
{
public:
 virtual void storage()
 {
  cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
 }
};
void test01()
{
 //第一台电脑零件
 CPU * intelCpu = new IntelCPU;
 VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
 Memory * intelMem = new IntelMemory;
 cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
 //创建第一台电脑
 Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
 computer1->work();
 delete computer1;
 cout << "-----------------------" << endl;
 cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
 //第二台电脑组装
 Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
 computer2->work();
 delete computer2;
 cout << "-----------------------" << endl;
 cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
 //第三台电脑组装
 Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
 computer3->work();
 delete computer3;
}

五、文件操作

程序运行时产生的数据都属于临时数据，程序一旦运行结束都会被释放
通过文件可以将数据持久化
cpp中对文件操作需要包含头文件 fstream
文件类型分为两种：

1. 文本文件 - 文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中
2. 二进制文件 - 文件以文本的二进制形式存储在计算机中，用户一般不能直接读懂它们
   操作文件的三大类:
3. ofstream：写操作
4. ifstream： 读操作
5. fstream ： 读写操作

5.1文本文件

5.1.1写文件

写文件步骤如下：

1. 包含头文件
   \#include <fstream\>

2. 创建流对象
   ofstream ofs;

3. 打开文件
   ofs.open("文件路径",打开方式);

4. 写数据
   ofs << "写入的数据";

5. 关闭文件
   ofs.close();
   文件打开方式：

   打开方式	解释
   ios::in	为读文件而打开文件
   ios::out	为写文件而打开文件
   ios::ate	初始位置：文件尾
   ios::app	追加方式写文件
   ios::trunc	如果文件存在先删除，再创建
   ios::binary	二进制方式
   注意： 文件打开方式可以配合使用，利用	操作符
   例如： 用二进制方式写文件 `ios::binary	ios:: out`
   示例：

#include <fstream>
void test01()
{
 ofstream ofs;
 ofs.open("test.txt", ios::out);
 ofs << "姓名：张三" << endl;
 ofs << "性别：男" << endl;
 ofs << "年龄：18" << endl;
 ofs.close();
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

• 文件操作必须包含头文件 fstream

• 读文件可以利用 ofstream ，或者fstream类

• 打开文件时候需要指定操作文件的路径，以及打开方式

• 利用<<可以向文件中写数据

• 操作完毕，要关闭文件

5.1.2读文件

读文件与写文件步骤相似，但是读取方式相对于比较多
读文件步骤如下：

1. 包含头文件
   #include <fstream>
2. 创建流对象
   ifstream ifs;
3. 打开文件并判断文件是否打开成功
   ifs.open("文件路径",打开方式);
4. 读数据
   四种方式读取
5. 关闭文件
   ifs.close();
   示例：

#include <fstream>
#include <string>
void test01()
{
 ifstream ifs;
 ifs.open("test.txt", ios::in);
 if (!ifs.is_open())
 {
  cout << "文件打开失败" << endl;
  return;
 }
 //第一种方式
 //char buf[1024] = { 0 };
 //while (ifs >> buf)
 //{
 // cout << buf << endl;
 //}
 //第二种
 //char buf[1024] = { 0 };
 //while (ifs.getline(buf,sizeof(buf)))
 //{
 // cout << buf << endl;
 //}
 //第三种
 //string buf;
 //while (getline(ifs, buf))
 //{
 // cout << buf << endl;
 //}
 char c;
 while ((c = ifs.get()) != EOF)
 {
  cout << c;
 }
 ifs.close();
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

• 读文件可以利用 ifstream ，或者fstream类
• 利用is_open函数可以判断文件是否打开成功
• close 关闭文件

5.2 二进制文件

以二进制的方式对文件进行读写操作
打开方式要指定为 ios::binary

5.2.1 写文件

二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write
函数原型 ：ostream& write(const char * buffer,int len);
参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数
示例：

#include <fstream>
#include <string>
class Person
{
public:
 char m_Name[64];
 int m_Age;
};
//二进制文件  写文件
void test01()
{
 //1、包含头文件
 //2、创建输出流对象
 ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);
 //3、打开文件
 //ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);
 Person p = {"张三"  , 18};
 //4、写文件
 ofs.write((const char *)&p, sizeof(p));
 //5、关闭文件
 ofs.close();
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

• 文件输出流对象 可以通过write函数，以二进制方式写数据

5.2.2 读文件

二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read
函数原型：istream& read(char *buffer,int len);
参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数
示例：

#include <fstream>
#include <string>
class Person
{
public:
 char m_Name[64];
 int m_Age;
};
void test01()
{
 ifstream ifs("person.txt", ios::in | ios::binary);
 if (!ifs.is_open())
 {
  cout << "文件打开失败" << endl;
 }
 Person p;
 ifs.read((char *)&p, sizeof(p));
 cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄： " << p.m_Age << endl;
}
int main() {
 test01();
 return 0;
}

• 文件输入流对象 可以通过read函数，以二进制方式读数据